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Améliorer les performances des systèmes séquentiels

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Academic year: 2021

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(1)

Améliorer les performances des systèmes séquentiels

Germain Gondor

LYCÉECARNOT(DIJON), 2013 - 2014

(2)

Système séquentiel

Sommaire

1 Système séquentiel Définition

Structure d’un système séquentiel Chronogrammes ou diagramme de Gantt

2 Mémoires

3 Le GRAFCET

4 Structuration et hiérarchisation des grafcets

5 Performances d’un système logique séquentiel

(3)

Définition

DÉFINITION: Système séquentiel

Système où l’état des sorties Sidépend de l’état des entrées à l’instant présent, mais aussi de l’histoire de l’évolution des entrées-sorties.

(4)

Système séquentiel Définition

Définition

DÉFINITION: Système séquentiel

Système où l’état des sorties Sidépend de l’état des entrées à l’instant présent, mais aussi de l’histoire de l’évolution des entrées-sorties.

EXEMPLE :Commande d’un moteur électrique par un système séquentiel (Figure 1). On remarque sur le chronogramme de droite que la sortie S peut présenter une valeur différente (0 ou 1) pour une configuration identique des entrées m et a.

(5)

Définition

DÉFINITION: Système séquentiel

Système où l’état des sorties Sidépend de l’état des entrées à l’instant présent, mais aussi de l’histoire de l’évolution des entrées-sorties.

EXEMPLE :Commande d’un moteur électrique par un système séquentiel (Figure 1). On remarque sur le chronogramme de droite que la sortie S peut présenter une valeur différente (0 ou 1) pour une configuration identique des entrées m et a.

Commande

Moteur S Amplificateur

Moteur marche: m

arrêt: a

m a

S t

(6)

Système séquentiel Définition

Le système est capable de mémoriser de l’information. Cette information mé- morisée est l’état du système, qui peut être représenté par un vecteur d’état X= (x1,x2, . . . ,xn).

(7)

Le système est capable de mémoriser de l’information. Cette information mé- morisée est l’état du système, qui peut être représenté par un vecteur d’état X= (x1,x2, . . . ,xn).

Système de commande

X=

x1

. . . xn

E S

(8)

Système séquentiel Définition

Le système est capable de mémoriser de l’information. Cette information mé- morisée est l’état du système, qui peut être représenté par un vecteur d’état X= (x1,x2, . . . ,xn).

Système de commande

X=

x1

. . . xn

E S

Système de commande

E S

X

Représentation d’un système séquentiel par un système combinatoire muni d’un vecteur d’état

(9)

Le système est capable de mémoriser de l’information. Cette information mé- morisée est l’état du système, qui peut être représenté par un vecteur d’état X= (x1,x2, . . . ,xn).

Système de commande

X=

x1

. . . xn

E S

Système de commande

E S

X

Représentation d’un système séquentiel par un système combinatoire muni d’un vecteur d’état

Connaissant

X et

E , la sortie

S peut être déterminée comme une fonction booléenne de

X et de

E :

S =f(

X,

E). L’état interne

X à l’instant t dépend

(10)

Système séquentiel Structure d’un système séquentiel

Structure d’un système séquentiel

Un système séquentiel évolue à partir d’entrées logiques et à partir de son état caractérisé par un certain nombre de variables internes.

Les variables internes évoluent à partir des entrées et de leurs propres valeurs mémorisées.

La structure d’un système séquentiel fait apparaître deux blocs fonc- tionnels combinatoires.

(11)

Structure d’un système séquentiel

Bloc combinatoire C1

Bloc combinatoire C2

Mémorisation

Entrée Yi

yi

Sortie

La structure d’un système séquentiel fait apparaître deux blocs fonc- tionnels combinatoires.

La mémorisation des variables internes Yi(Yn+1) est réalisée au moyen d’éléments spécifiques ou dans la construction même du système.

Les temps de propagation des signaux dans le bloc C1 permettent de

(12)

Système séquentiel Chronogrammes ou diagramme de Gantt

Chronogrammes ou diagramme de Gantt

Afin de caractériser ces systèmes, on utilise alors les chronogrammes (aussi appelés diagrammes de Gantt). On représente l’évolution chronologique des entrées et sorties en considérant des changements d’états instantanés et simultanés.

(13)

Chronogrammes ou diagramme de Gantt

Afin de caractériser ces systèmes, on utilise alors les chronogrammes (aussi appelés diagrammes de Gantt). On représente l’évolution chronologique des entrées et sorties en considérant des changements d’états instantanés et simultanés.

t e1

e2 e3 S1 S2

(14)

Mémoires

Sommaire

1 Système séquentiel

2 Mémoires

Principe de réalisation d’une fonction mémoire Bascule RS

Bascules RS synchronisés

3 Le GRAFCET

4 Structuration et hiérarchisation des grafcets

5 Performances d’un système logique séquentiel

(15)

Mémoires

DÉFINITION: Fonction mémoire

Fonction ayant pour but de conserver une information de l’état des variables, de se souvenir d’un événement du passé

On utilise notamment les fonctions mémoires pour réaliser des comp- teurs.

(16)

Mémoires Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

(17)

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

EXEMPLE:Réalisation d’une mémoire élémentaire:

(18)

Mémoires Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

EXEMPLE:Réalisation d’une mémoire élémentaire:

(19)

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

EXEMPLE:Réalisation d’une mémoire élémentaire:

e

s S

1 1

1

?

s représente l’état de la sortie S à l’instant immédiatement précédent.

(20)

Mémoires Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

EXEMPLE:Réalisation d’une mémoire élémentaire:

e

s S

1 1

1

?

s représente l’état de la sortie S à l’instant immédiatement précédent.

Si initialement e et s sont à 0, un passage de e à 1 à un instant t0 conduit à s =1 pour t >t0, quelle que soit la valeur de e après t0. S mémorise si e est passé à 1 au cours du temps.

(21)

Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’information.

EXEMPLE:Réalisation d’une mémoire élémentaire:

e

s S

1 1

1

?

s représente l’état de la sortie S à l’instant immédiatement précédent.

Si initialement e et s sont à 0, un passage de e à 1 à un instant t0 conduit à s =1 pour t >t0, quelle que soit la valeur de e après t0. S mémorise si e est passé à 1 au cours du temps.

(22)

Mémoires Bascule RS

Bascule RS

Une bascule RS est un composant de mémorisation à deux entrées : R et S

Représentation

S (set) entrée de mise à un de la mémoire

R (reset) entrée d’effacement de la mémoire

Q sortie S

R Q Q

(23)

Fonctionnement et Tableaux de Karnaugh

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

(24)

Mémoires Bascule RS

Fonctionnement et Tableaux de Karnaugh

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

Mémorisation (Q variable d’état)

(25)

Fonctionnement et Tableaux de Karnaugh

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

Mémorisation (Q variable d’état)

Combinaison à déterminer

(26)

Mémoires Bascule RS

Fonctionnement et Tableaux de Karnaugh

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

Mémorisation (Q variable d’état)

Combinaison à déterminer

0 0 0

1 1 1

00 01 11 10

0 1 r.s Qn

(27)

Fonctionnement et Tableaux de Karnaugh

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

Mémorisation (Q variable d’état)

Combinaison à déterminer

0 0 0

1 1 1

00 01 11 10

0 1 r.s Qn

?

?

(28)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(29)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(30)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(31)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(32)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(33)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(34)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à déclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=0

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire Q1 = s+Q2=s+r +Q1=s.(r +Q1)

et Q2 = r +Q1=r.(s+Q2) REMARQUE:Q2,Q1

(35)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(36)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(37)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(38)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(39)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(40)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(41)

Réalisation de la bascule

Bascule RS à enclenchement prioritaire

RS=1 7→ Q=1

t r

s Q1 Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

Q1 = s.Q2=s.r.Q1=s+ (r.Q1) et Q2 = r.Q1=r + (s.Q2)

(42)

Mémoires Bascule RS

Réalisation de la bascule

Bascule RS à entrée simultanée passive

RS=1 7→ Qn=Qn−1

(mémorisation)

Architecture d’une mémoire à à entrée si- multanée passive

Bascule RS à entrée simultanée active

RS=1 7→ Qn=Qn−1

(commutation)

Architecture d’une mémoire à à entrée si- multanée active

(43)

Bascules RS synchronisés

Ces mémoires sont utilisées en informatique. Les entrées R et S ne sont lues qu’à chaque temps d’horloge. Le temps de propagation dans les portes logiques et les fils limite la fréquence de l’horloge.

On distingue les bascules à détection sur les fronts montants de l’hor- loge et les bascules à détection sur les fronts descendants de l’horloge.

(44)

Mémoires Bascules RS synchronisés

Détection sur les fronts montant de l’horloge:

R

S

Q

Q

h: Clock t

t h

h

(45)

Détection sur les fronts montant de l’horloge:

R

S

Q

Q

h: Clock t

t h

h

Détection sur les fronts descendant de l’horloge:

t t h

h

R

S

Q

Q h: Clock

(46)

Mémoires Bascules RS synchronisés

EXEMPLE :: Bascule RS synchronisée sur les fronts montants

(47)

EXEMPLE :: Bascule RS synchronisée sur les fronts montants

t t t t h

S R Q

(48)

Mémoires Bascules RS synchronisés

EXEMPLE :: Bascule RS synchronisée sur les fronts montants

t t t t h

S R Q

REMARQUE: Ce type de mémoire nécessite de l’énergie. Les informa- tions sont perdues en cas de coupure de l’alimentation (mémoire RAM).

(49)

Sommaire

1 Système séquentiel

2 Mémoires

3 Le GRAFCET

Introduction

Les règles d’évolution du modèle GRAFCET

Les différents types de séquences Exemples d’évolutions

Quelques éléments particuliers Point de vue système

4 Structuration et hiérarchisation des grafcets

(50)

Le GRAFCET

DÉFINITION: GRAFCET

GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes Transitions.

Les règles du GRAFCET font l’objet d’un norme internationale CEI 60848 (août 2002).

Il est né en 1977 au sein du groupe de travail l’AFCET (Association Francaise pour la Cybernétique Economique et Technique) et a été normalisé en France en 1982.

Cet outil est apparu comme nécessaire pour décrire ou concevoir les automatismes séquentiels. Comme tout langage, il possède un vocabulaire et est articulé autour de règles grammaticales à connaître.

(51)

Avantages

• Il est indépendant de la technologie employée pour la réalisation de l’automatisme.

(52)

Le GRAFCET

Avantages

• Il est indépendant de la technologie employée pour la réalisation de l’automatisme.

• Il est bien adapté pour l’étude des systèmes faisant intervenir un grand nombre de variables d’entrée.

(53)

Avantages

• Il est indépendant de la technologie employée pour la réalisation de l’automatisme.

• Il est bien adapté pour l’étude des systèmes faisant intervenir un grand nombre de variables d’entrée.

• Il permet de prendre en compte des évolutions simultanées ou des choix de plusieurs séquences.

(54)

Le GRAFCET Introduction

Le GRAFCETest utilisé pour décrire et commander l’évolution de systèmes séquentiels.

1 Attendre

pièce de monnaie et café "long" ou

"court" et eau à température 2 Elaborer la boisson

boisson élaborée

3 Elaborer la mouture

5

Dose de café moulu

4 Préparer

l’eau Dose d’eau rempli 6

=1

(55)

Règle de lecture du GRAFCET

Le sens d’évolution du GRAFCET est de haut en bas (sauf dans le cas de rebouclages du bas vers le haut, une flèche précise alors le sens).

(56)

Le GRAFCET Introduction

Règle de lecture du GRAFCET

Le sens d’évolution du GRAFCET est de haut en bas (sauf dans le cas de rebouclages du bas vers le haut, une flèche précise alors le sens).

Règle de conception du GRAFCET

L’alternance Etape-Transitiondevra toujoursêtre respectéemême dans le cas de GRAFCET à structure évoluée.

(57)

Vocabulaire

• Une étape est soitactive, soitinactive

(58)

Le GRAFCET Introduction

Vocabulaire

• Une étape est soitactive, soitinactive

• Variable d’étape : on associera la lettreXau numéro d’une étape pour définir une variable d’étape.

EXEMPLE: : X4 est la variable d’étape associée à l’étape 4 ; la variable X4 vaut 1 si l’étape 4 est active, et 0 si l’étape 4 est inactive.

(59)

Vocabulaire

• Une étape est soitactive, soitinactive

• Variable d’étape : on associera la lettreXau numéro d’une étape pour définir une variable d’étape.

EXEMPLE: : X4 est la variable d’étape associée à l’étape 4 ; la variable X4 vaut 1 si l’étape 4 est active, et 0 si l’étape 4 est inactive.

• Actions associées à une étape : Elles traduisent ce qui doit être fait chaque fois que l’étape est active. Les actions sont décrites de façon littérale ou symbolique à l’intérieur de rectangles reliés au symbole de l’étape.

(60)

Le GRAFCET Introduction

Machine à café

Le GRAFCETest utilisé pour décrire et commander l’évolution de systèmes séquentiels.

1 Attendre

pièce de monnaie et café "long" ou

"court" et eau à température 2 Elaborer la boisson

boisson élaborée

3 Elaborer la mouture

5

Dose de café moulu

4 Préparer

l’eau Dose d’eau rempli 6

=1

Etape Initiale Etape active ou inactive Action associée ou inactive Liaisons orientées Divergence en ET Réceptivité

Transition validée ou non Etape d’attente Convergence en ET

(61)

Il permet de représenter :

• D’une part lesvariables de sortie placées dans les rectangles liés aux étapes. Ce sont les Actions ou ordres qui sont les éléments à réaliser par le système : valeur ajoutée à obtenir, évènements souhaités. . . .

(62)

Le GRAFCET Introduction

Il permet de représenter :

• D’une part lesvariables de sortie placées dans les rectangles liés aux étapes. Ce sont les Actions ou ordres qui sont les éléments à réaliser par le système : valeur ajoutée à obtenir, évènements souhaités. . . .

• D’autre part lesvariables d’entrée placées à droite du trait représentant les transitions. Elles caractérisent l’état du système ou les évolutions réalisées par le système ; elles sont appelées Réceptivités du GRAFCET.

(63)

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :

(64)

Le GRAFCET Introduction

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;

(65)

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;

(66)

Le GRAFCET Introduction

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

(67)

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

L’ensemble (ou la liste) des étapes actives, définit lasituationdu GRAF-

CETà un instant donné.

(68)

Le GRAFCET Introduction

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

L’ensemble (ou la liste) des étapes actives, définit lasituationdu GRAF-

CETà un instant donné.

EXEMPLE :{12,21,35}(les étapes actives à un instant donné sont indi- quées entre accolades).

(69)

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

L’ensemble (ou la liste) des étapes actives, définit lasituationdu GRAF-

CETà un instant donné.

EXEMPLE :{12,21,35}(les étapes actives à un instant donné sont indi- quées entre accolades).

On pourra décrire l’évolution du GRAFCETpar ungraphe d’évolutionqui met en évidence la succession des situations et des transitions franchies

(70)

Le GRAFCET Introduction

Vocabulaire

Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira :"Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ;si la réceptivité associée à la tran- sition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ;alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

L’ensemble (ou la liste) des étapes actives, définit lasituationdu GRAF-

CETà un instant donné.

EXEMPLE :{12,21,35}(les étapes actives à un instant donné sont indi- quées entre accolades).

On pourra décrire l’évolution du GRAFCETpar ungraphe d’évolutionqui met en évidence la succession des situations et des transitions franchies EXEMPLE:pour le GRAFCETtracé précédemment:

{0}T 0→ {1}T 1→ {2}Bon→ {3}T 3→ {0}T 0→ {1}→ {2}T 1 Mauvais {4}

(71)

Les règles d’évolution du modèle G

RAFCET

Situation initiale

La situation initiale caractérise le comporte- ment initial de la partie commande vis-à-vis de l’extérieur. Elle est définie par les étapes initiales, activées à la mise sous tension de la partie commande. Elle traduit généralement un comportement de repos.

12 Action A

Uneétape initialeest représentée par undouble carré.

(72)

Le GRAFCET Les règles d’évolution du modèle GRAFCET

Franchissement d’une transition

Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes re- liées à cette transition sontactives.

Lefranchissement d’une transitionse produit :

• Lorsque la transition estvalidée,

• ET QUEla réceptivité associée à cette transition estVRAIE.

c

14

b

12 A

15

Une transition franchissable est obligatoirement franchie.

(73)

Evolution de la situation

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

6 a 7

(74)

Le GRAFCET Les règles d’évolution du modèle GRAFCET

Evolution de la situation

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

6 a 7

a=1

(75)

Evolution de la situation

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

6 a 7

a=1

→ 6

a 7•

(76)

Le GRAFCET Les règles d’évolution du modèle GRAFCET

Evolutions simultanées

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

2 a.X 4 3

• 4

a.X 2 5

(77)

Activation et désactivation simultanées d’une étape

Si une même étape doit être activée et désactivée simultanément, elle reste active.

2 a 3

a.X 2 4

(78)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

Séquence unique

Une séquence unique est composée d’une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres.

Chaque étape n’est suivie que par une seule transition, chaque transition n’est suivie que par une seule étape.

10

11

12

13 r1

A2

r2

A3

r3

A4

r4

10

(79)

Séquences simultanées (divergences ou convergences en ET)

Graphes d’évolution :

• Au divergent (activation de séquences parallèles) : {11} T1 {12,13}

• Au convergent (synchronisation de séquences) : {21,22} T6 {23}

Les étapes (21) et (22) sont parfois appelées étapes d’attente car il est nécessaire que ces deux étapes soient actives pour que le GRAFCET

puisse évoluer vers l’étape (23).

(80)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

11 T1

12 13

T2 T3

(81)

11 T1

12 13

T2 T3

T4 21

T5 22

T6 23

(82)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

11 T1

12 13

T2 T3

T4 21

T5 22

T6 23

31

T11 32

T13 33

T12 T13

(83)

11 T1

12 13

T2 T3

T4 21

T5 22

T6 23

31

T11 32

T13 33

T12 T13

(84)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

11 T1

12 13

T2 T3

T4 21

T5 22

T6 23

31

T11 32

T13 33

T12 T13

T15 41

T16

T17 42

T17

43

(85)

11 T1

12 13

T2 T3

T4 21

T5 22

T6 23

31

T11 32

T13 33

T12 T13

T15 41

T16

T17 42

T17

(86)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

Les sélections de séquences (divergences ou convergences en " OU ")

Graphes d’évolution :

• Au divergent : (deux évolutions sont possibles) {51}









T1 {52}. . .

T3 {53}. . .

• Au convergent : (deux évolutions sont indépendantes) {61} T6 {63}

{62} T8 {63}

REMARQUE: La sélection de séquence n’est pas exclusive. Si les transitions T1 et T3 peuvent être franchies en même temps alors elles le sont (règle 4). Les deux séquences sont alors activées.

(87)

51

T1 52

T3 53

T2 T4

(88)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

51

T1 52

T3 53

T2 T4

T5 61

T6

T7 62

T8

63

(89)

51

T1 52

T3 53

T2 T4

T5 61

T6

T7 62

T8

63

71 T11

72 73

T12 T13

(90)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

51

T1 52

T3 53

T2 T4

T5 61

T6

T7 62

T8

63

71 T11

72 73

T12 T13

T14 81

T15 82

T16 83

(91)

51

T1 52

T3 53

T2 T4

T5 61

T6

T7 62

T8

63

71 T11

72 73

T12 T13

T14 81

T15 82

T16 83

(92)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

Formes particulières de sélection de séquences

Saut d’étape

Le saut d’étape permet de sauter une ou plu- sieurs étapes, lorsque les actions à effectuer dans ces étapes deviennent inutiles ou sans objets.

(93)

Formes particulières de sélection de séquences

Saut d’étape

Le saut d’étape permet de sauter une ou plu- sieurs étapes, lorsque les actions à effectuer dans ces étapes deviennent inutiles ou sans objets.

10

11

12

(94)

Le GRAFCET Les différents types de séquences

Formes particulières de sélection de séquences

Reprise de séquence

La reprise de séquence permet de recom- mencer plusieurs fois la même séquence tant que la condition de sortie n’est pas obtenue.

(95)

Formes particulières de sélection de séquences

Reprise de séquence

La reprise de séquence permet de recom- mencer plusieurs fois la même séquence tant que la condition de sortie n’est pas obtenue.

10

11

12

(96)

Le GRAFCET Exemples d’évolutions

Transition non validée

2

3 a+b (2)

L’étape amont 2 n’étant pas active, la transition (2) n’est pas validée.

L’état logique de la récepti- vité associée(a+b)est sans influence.

2 3

a+b (2)

5 6 7

(97)

Transition validée

2

3

a+b(=0) (2)

Toutes les étapes précé- dentes sont actives.

La transition (2) est validée mais l’état logique de la ré- ceptivité associée n’en per- met pas le franchissement (a+b=0).

2 3

a+b(=0) (2)

5 6 7

(98)

Le GRAFCET Exemples d’évolutions

Transition franchissable

2

3

a+b(=1) (2)

L’état logique de la récep- tivité passant de 0 à 1, la transition est franchissable.

On est dans un état tran- sitoire (théoriquement de temps nul).

2 3

a+b(=1) (2)

5 6 7

(99)

Transition franchie

2

3

a+b(=1) (2)

La transition estfranchie.

L’étape (ou les étapes) immédiatement suivante(s) est (sont) simultanément activée(s).

L’étape (ou les étapes) amont est (sont) simultané- ment désactivée(s).

2 3

a+b(=1) (2)

5 6 7

(100)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Mode de fonctionnement

Deux modes de fonctionnement de sorties (actions) sont associés aux étapes: le mode continu et le mode mémorisé.

(101)

Mode de fonctionnement

Mode continu (Assignation sur l’état)

Une action est assignée sur l’état lorsque sa valeur dépend directement de l’état logique de l’étape.

(102)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Mode de fonctionnement

Mode continu (Assignation sur l’état)

Une action est assignée sur l’état lorsque sa valeur dépend directement de l’état logique de l’étape.

L’action A est assignée à la valeur vraie 1 si l’étape X12 est active, à la valeur fausse 0 si l’étape X12 n’est pas active. Si la durée de l’étape est infiniment courte, on dit alors que l’évolution estfugaceet l’action n’est pas assignée.

12 Action A

(103)

Mode de fonctionnement

Assignation conditionnelle

Le rectangle dans lequel l’action est inscrite est surmonté d’un trait ver- tical court et d’une proposition logique appeléecondition d’assignation.

(104)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Mode de fonctionnement

Assignation conditionnelle

Le rectangle dans lequel l’action est inscrite est surmonté d’un trait ver- tical court et d’une proposition logique appeléecondition d’assignation.

La condition d’assignation est le résultat booléen d’une combinaison de plusieurs variables d’entrées et d’étapes

(105)

Mode de fonctionnement

Assignation conditionnelle

Le rectangle dans lequel l’action est inscrite est surmonté d’un trait ver- tical court et d’une proposition logique appeléecondition d’assignation.

La condition d’assignation est le résultat booléen d’une combinaison de plusieurs variables d’entrées et d’étapes

f

20 ACTION B

Condition d’assignation

e

(106)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Mode de fonctionnement

Mode Mémorisé

Le mode mémorisée correspond à une affectation de la sortie sur un évènement.

La syntaxe des actions dans le mode mémorisé prend le nom d’affectationet s’écrit: = (deux points, égal).

L’action liée à l’étape 25 est une incrémentation (augmentation d’une unité d’un compteur, nommé, dans cet exemple C).

(107)

Mode de fonctionnement

Mode Mémorisé

24 A:=1

25 C:=C+1

Lorsque l’étape 25 est active, on donne à la valeur C, la valeur C+1.

Cette opération est renouvelée tant que l’étape 25 reste active. La fréquence de renouvellement est reliée à la fréquence de l’horloge qui

(108)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Instant d’affectation

Une affectation étant une action très brève, il peut être intéressant de spécifier très précisément l’instant exact de prise en compte de cette affectation. Trois cas sont prévus par la norme :

(109)

Instant d’affectation

22 B :=0 Affectation à l’activation de l’étape

(110)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Instant d’affectation

22 B :=0 Affectation à l’activation de l’étape

22 B :=0 Affectation à la désactivation de l’étape

(111)

Instant d’affectation

22 B :=0 Affectation à l’activation de l’étape

22 B :=0 Affectation à la désactivation de l’étape

22 B :=0

a

Affectation sur un événe-

(112)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Les réceptivités particulières

Réceptivité toujours vraie

Une réceptivité toujours vraie 1 peut être associée à une transition. La notation est la suivante :

1

(113)

Les réceptivités particulières

Réceptivité toujours vraie

Une réceptivité toujours vraie 1 peut être associée à une transition. La notation est la suivante :

1

Réceptivités non booléennes

Des tests non booléens peuvent être effectués dans les réceptivités. Ces tests sont mis entre crochets [ ] . Le résultat du test est logique 0 ou 1.

[C0<3]

(114)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

Les réceptivités particulières

Temporisation

La syntaxe normalisée de la temporisation est :t1 / En.

• t1exprime une durée suivie de l’unité de temps.

• Enest la variable dont le passage de l’état logique "0" vers l’état logique "1" déclenche la prise en compte de la duréet1.

t1 est le retard apporté au changement d’état de la variable tempo=

t1 / En, par rapport au changement d’état de la variable temporisée En.

t1 En

t1/En

(115)

Exemple

24

4s/X 24 25

Utilisation dans une réceptivité

REMARQUE1: La variable temporiséeEn doit rester vraie pendant un temps égal ou supérieur à t1 pour que la temporisation puisse prendre la valeur "1".

REMARQUE 2: certain logiciels d’édition de GRAFCET utilisent des notations qui peuvent différer de la norme : exemple tempo = T/En/t1

(116)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

23 g

Action E 3s/X 23

Action F 1s/X 23

3 s 1 s X23

g Action E Action F

Action E: retardée - Action F: limitée dans le temps Utilisation dans une condition d’assignation

(117)

Les réceptivités particulières

L’opérateur à retard

Opérateur à retard: l’action peut être déclenchée avec un temps de retard (t1) et/ou maintenue, après la désactivation de l’étape corres- pondante, pendant un temps (t2).

t1 t2

L’opérateur à retard estt1/En/t2;

• t1 est le retard apporté sur la sortie Sn au changement de l’état logique "0" vers l’état logique "1" de l’entrée "En" ;

• t2 est le retard apporté sur la sortie Sn au changement de l’état logique "1" vers l’état logique "0" de l’entrée "En" ;

(118)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

La figure ci-dessous montre que la première partie t1/En de l’opéra- teur se comporte comme une temporisation, et que la deuxième partie En/t2 limite l’activation de la variable Sn à une durée "t2" après la désactivation de la variableEn.

t1 t2

En t1/En/t2

(119)

La figure ci-dessous montre que la première partie t1/En de l’opéra- teur se comporte comme une temporisation, et que la deuxième partie En/t2 limite l’activation de la variable Sn à une durée "t2" après la désactivation de la variableEn.

t1 t2

En t1/En/t2

Les conditions d’emploi sont les mêmes que pour la temporisation.

(120)

Le GRAFCET Quelques éléments particuliers

La figure ci-dessous montre que la première partie t1/En de l’opéra- teur se comporte comme une temporisation, et que la deuxième partie En/t2 limite l’activation de la variable Sn à une durée "t2" après la désactivation de la variableEn.

t1 t2

En t1/En/t2

Les conditions d’emploi sont les mêmes que pour la temporisation.

REMARQUE:la variableEndoit rester vraie au minimum pendant le temps "t1" pour que la sortieSndevienne active.

(121)

Point de vue système

Il s’agit de la compréhension globale du système en terme de taches.

On l’appelle aussi GRAFCET de coordinations des tâches.

(122)

Le GRAFCET Point de vue système

Point de vue système

Il s’agit de la compréhension globale du système en terme de taches.

On l’appelle aussi GRAFCET de coordinations des tâches.

0

Conditions initiales de démarrage

1 Percer

Pièce percée

(123)

Point de vue partie opérative (procédé)

Description littérale des mouvements des actionneurs sans préjuger de la partie commande.

(124)

Le GRAFCET Point de vue système

Point de vue partie opérative (procédé)

Description littérale des mouvements des actionneurs sans préjuger de la partie commande.

0

Fin de course arrière . ordre de démarrage 1 Sortir tige Rotation

Fin de course avant 2 Rentrer tige Rotation

Fin de course arrière

(125)

Point de vue partie opérative (procédé)

(126)

Le GRAFCET Point de vue système

Point de vue partie commande

L’opérateur ne décrit que les ordres émis (P+,P−) et les réceptivités (v 0,v 1, . . .)en tenant compte de la technologie employée.

(127)

Point de vue partie commande

L’opérateur ne décrit que les ordres émis (P+,P−) et les réceptivités (v 0,v 1, . . .)en tenant compte de la technologie employée.

0 A0.Dcy

1 A+ Km

A1

2 A- Km

A0

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